Ny membrandesign förbättrar koldioxidavskiljning

Forskare vid Tianjin University har utvecklat en ny typ av helt organisk blandmatrismembran som kan erbjuda ett effektivare och mer skalbart tillvägagångssätt för koldioxidavskiljning. Metoden kombinerar hög separationsprestanda med långsiktig stabilitet och storskalig bearbetningskapacitet.

Forskningen, publicerad den 1 oktober i Nature Energy, fokuserar på att separera koldioxid från industriella rökgaser. En utmaning med traditionella membranprocesser har varit att uppnå nödvändig snabb CO2-genomträngning samtidigt som andra gaser effektivt separeras och prestandan bibehålls över tid.

Tianjin Universitys forskargrupp, ledd av professor Jiang Zhongyi och professor He Guangwei, löste problem med komponentkompatibilitet genom att utveckla en "låginteraktions-inbäddningsstrategi". De använde enkristallina kovalenta organiska ramverk (COF) som fyllmedel, vilket möjliggjorde en jämn inkorporering med hög fyllnadshalt i polymermatrisen.

Det resulterande membranet bibehöll polymerens flexibilitet och processbarhet, medan de ordnade porerna i COF-kristallerna gav effektiva vägar för CO2-transport. Tester med simulerade rökgaser visade en tiodubbling av CO2-permeabiliteten, vilket sätter ett nytt rekord. Prestandan visade sig också vara stabil under långvarig drift och i närvaro av vattenånga, svaveldioxid och kväveoxider.

En preliminär teknisk-ekonomisk analys uppskattar kostnaden för koldioxidavskiljning till cirka 38 USD per ton. Forskarna indikerar att arbetet kan öppna nya vägar för molekylära separationer via blandmatrismembran och stödja framtida applikationer inom energi-, cement- och stålindustrin.